工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用探究

黃波

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)成為國(guó)內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展動(dòng)力。本文通過(guò)工業(yè)機(jī)器人基本介紹，論述工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部控制系統(tǒng)，闡述工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展方向，分析工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人技術(shù);發(fā)展方向;實(shí)際應(yīng)用

一、工業(yè)機(jī)器人基本介紹

工業(yè)機(jī)器人作為具有多運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)和多運(yùn)動(dòng)自由度的先進(jìn)機(jī)電一體化的自動(dòng)裝置，從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始至現(xiàn)在，先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)正在開(kāi)始朝著存在行走運(yùn)動(dòng)能力、多種觸覺(jué)感官能力、對(duì)各類(lèi)作業(yè)環(huán)境的實(shí)際適應(yīng)能力等未來(lái)方向進(jìn)一步發(fā)展。隨著存在視覺(jué)能力、觸覺(jué)能力、高度靈活機(jī)動(dòng)、能夠自行移動(dòng)工作的工業(yè)機(jī)器人不斷問(wèn)世，大量被使用于各類(lèi)高精密裝備、各種工作惡劣環(huán)境條件、核工業(yè)建設(shè)等工業(yè)領(lǐng)域。

二、工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部控制系統(tǒng)

（一）基本特點(diǎn)

比較常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人內(nèi)部存在四至六個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)通過(guò)一個(gè)伺服工作系統(tǒng)進(jìn)行控制，工業(yè)中比較常用的機(jī)器人屬于四運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)和六運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的工業(yè)機(jī)器人。先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人能夠按照作業(yè)內(nèi)容的區(qū)別，有效完成更換運(yùn)動(dòng)的工作模式和基礎(chǔ)坐標(biāo)系。先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人實(shí)施作業(yè)過(guò)程中，存在多種工作路徑和工作方法的具體選擇，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的加工路徑和加工方法。

（二）基本功能

工業(yè)機(jī)器人自身的內(nèi)部控制系統(tǒng)的基本功能包括對(duì)各類(lèi)工業(yè)機(jī)器人的所處位置、工作速度、運(yùn)動(dòng)加速度等方面開(kāi)展控制;有助于實(shí)現(xiàn)人機(jī)有效交互，現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠直接對(duì)各類(lèi)工業(yè)機(jī)器人開(kāi)展指令控制操作;先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人能夠快速準(zhǔn)確判斷外部的條件，并且完成自適應(yīng)過(guò)程;可以和外部設(shè)備保持通信;實(shí)現(xiàn)故障問(wèn)題診斷、監(jiān)視等具體功能。

三、工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展方向

（一）技術(shù)發(fā)展方向

目前全球出現(xiàn)的各類(lèi)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，能夠看出先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始朝著功能先進(jìn)化、智能制造化以及多元應(yīng)用化的方向快速發(fā)展。同時(shí)先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人也開(kāi)始在朝著內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模塊功能化、可有效重構(gòu)化的未來(lái)方向不斷發(fā)展。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部控制技術(shù)更加成熟開(kāi)放，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效管理控制。另外，工業(yè)機(jī)器人先進(jìn)的伺服驅(qū)動(dòng)科學(xué)技術(shù)更加先進(jìn)有效，工業(yè)機(jī)器人工作環(huán)境設(shè)計(jì)工作持續(xù)完善改進(jìn)，進(jìn)一步促使目前工業(yè)機(jī)器人不斷呈現(xiàn)智能化、先進(jìn)化的特點(diǎn)。

（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

根據(jù)歐洲機(jī)器人聯(lián)盟開(kāi)展分析調(diào)查本世紀(jì)第一個(gè)十年后，正式發(fā)布的不完全數(shù)據(jù)，能夠看出，目前世界上的各類(lèi)工業(yè)機(jī)器人在本世紀(jì)出總體數(shù)量開(kāi)始大幅度提升。當(dāng)今世界工業(yè)機(jī)器人的總體銷(xiāo)售數(shù)量每年增長(zhǎng)比例達(dá)到大概6%程度。特別在2009年期間，總體增長(zhǎng)率甚至達(dá)到7.2%的程度。細(xì)致分析地區(qū)的實(shí)際狀況，亞洲屬于采取工業(yè)機(jī)器人最普遍最多的地理范圍。在整體亞洲地區(qū)中，日本國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人總體銷(xiāo)售量屬于最高，在2005年期間，日本工業(yè)機(jī)器人總體銷(xiāo)售量達(dá)到3.8萬(wàn)臺(tái)左右，到2009年期間，日本工業(yè)機(jī)器人的總體銷(xiāo)售量增長(zhǎng)超過(guò)4.9萬(wàn)臺(tái)左右。另外，亞洲地區(qū)內(nèi)部的工業(yè)機(jī)器人總體銷(xiāo)售量也開(kāi)始從2005年期間的5萬(wàn)臺(tái)左右，一直增加到2009年期間的7.2萬(wàn)臺(tái)左右。除了亞洲地區(qū)，還有歐洲地區(qū)的工業(yè)機(jī)器人總體規(guī)模也實(shí)現(xiàn)了大幅度增長(zhǎng)。到2009年期間，歐洲地區(qū)的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量已經(jīng)增加超過(guò)3.4萬(wàn)臺(tái)左右。在北美范圍內(nèi)部，總體上工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)大規(guī)模使用，總體銷(xiāo)售量開(kāi)始從2005年期間的1.4萬(wàn)臺(tái)左右增加到了2009年期間的1.74萬(wàn)臺(tái)左右。

（三）應(yīng)用發(fā)展方向

工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用范圍會(huì)更加廣泛。除了能夠被廣泛應(yīng)用在比較簡(jiǎn)單的制造過(guò)程中，也能夠被實(shí)際用在十分危險(xiǎn)、特別復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中。比如，部分工廠開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人實(shí)施對(duì)三腳架開(kāi)展直接焊接作業(yè)，不再采取傳統(tǒng)的巖溶釬焊方式。通過(guò)這樣的方式，不僅可以加強(qiáng)生產(chǎn)的實(shí)際質(zhì)量，而且可以為各類(lèi)制造企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。隨著先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用不斷增多，開(kāi)始被大量運(yùn)用到海底位置、河內(nèi)位置或者太空中，真正給未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)大量的便利條件。

（四）產(chǎn)品發(fā)展方向

各類(lèi)微機(jī)械科學(xué)技術(shù)的大量出現(xiàn)，先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品開(kāi)始在朝著先進(jìn)微型的未來(lái)方向不斷發(fā)展，未來(lái)納米機(jī)器人的出現(xiàn)不再屬于科幻作品。在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，各類(lèi)微型材料會(huì)被大量運(yùn)用到先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，制造產(chǎn)生更加可靠先進(jìn)的微型工業(yè)機(jī)器人，有效代替人工開(kāi)展各類(lèi)操作，實(shí)現(xiàn)人工無(wú)法開(kāi)展的制造工作。另外，先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人還能夠有效幫助人們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)展微觀領(lǐng)域的細(xì)致監(jiān)督，加強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)制造的工作效率和實(shí)際質(zhì)量。因此，隨著未來(lái)納米工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，一定會(huì)給工業(yè)制造過(guò)程帶來(lái)大量的便利條件。

四、工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用

自動(dòng)化制造工業(yè)領(lǐng)域中比較常用的機(jī)器人類(lèi)型主要包括檢測(cè)型工業(yè)機(jī)器人、焊接型工業(yè)機(jī)器人、搬運(yùn)型工業(yè)機(jī)器人、噴涂型工業(yè)機(jī)器人、打磨型工業(yè)機(jī)器人等。其中，檢測(cè)型工業(yè)機(jī)器人負(fù)責(zé)加工完成零部件的尺寸實(shí)施準(zhǔn)確測(cè)量、顏色形狀的快速分辨，有效代替人工的質(zhì)量檢測(cè)工作，提升產(chǎn)品的加強(qiáng)質(zhì)量，去掉不合格的加工產(chǎn)品。焊接型工業(yè)機(jī)器人目前運(yùn)用范圍十分廣泛，在各類(lèi)汽車(chē)制造領(lǐng)域已經(jīng)形成完整的自動(dòng)化制造裝置，主要用于開(kāi)展焊接車(chē)身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工作。搬運(yùn)型工業(yè)機(jī)器人大幅度降低了各類(lèi)勞動(dòng)力的需要，主要扶著各類(lèi)貨物的快速搬運(yùn)碼垛、精準(zhǔn)上下料等方面。

（一）焊接型工業(yè)機(jī)器人

和人工焊接過(guò)程進(jìn)行對(duì)比，先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的工作運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)可靠，因此焊接工作質(zhì)量高、焊縫穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，焊接作業(yè)的工作條件通常很差，采取工業(yè)機(jī)器人有效代替人工開(kāi)展焊接作業(yè)，能夠有效防止電焊弧光造成人體的直接傷害，降低電焊煙霧導(dǎo)致肺部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可逆的工作傷害。

（二）裝配型工業(yè)機(jī)器人

裝配型工業(yè)機(jī)器人通常包括機(jī)器人本體部分、控制系統(tǒng)部分、示教器部分、末端執(zhí)行器部分等共同組成。其中，機(jī)器人的末端執(zhí)行器部分按照裝配的對(duì)象區(qū)別，存在不同形式的設(shè)計(jì)工作。裝配型工業(yè)機(jī)器人屬于目前自動(dòng)化制造領(lǐng)域中的核心設(shè)備，采取傳感器部分有效獲取工作環(huán)境和裝配產(chǎn)品的具體信息，從而達(dá)到自動(dòng)組裝的效果。

（四）碼垛型工業(yè)機(jī)器人

目前，先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際負(fù)載能夠符合絕大多數(shù)企業(yè)的基本要求。碼垛型工業(yè)機(jī)器人能夠有效將各類(lèi)物料有序合理地進(jìn)行擺放整齊，減少勞動(dòng)力的實(shí)際輸出。另外，在部分比較惡劣的工作環(huán)境中，能夠有效保障人身的生命安全。

（五）噴涂型工業(yè)機(jī)器人

隨著人們更加關(guān)注日常生活質(zhì)量和平時(shí)身體健康。由于長(zhǎng)期從事各類(lèi)噴涂加工作業(yè)，往往會(huì)對(duì)人體導(dǎo)致十分嚴(yán)重的直接損害。隨著噴涂型工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生，有效保證了操作工作人員的自身健康水平，也有效解決了目前企業(yè)存在用工荒的情況。在自動(dòng)程序的有效控制下，噴涂工作效率和工作質(zhì)量都實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前各類(lèi)企業(yè)用工成本增多和工業(yè)制造業(yè)快速轉(zhuǎn)型升級(jí)，先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人早就不再僅僅局限于汽車(chē)制造領(lǐng)域，而是開(kāi)展呈現(xiàn)智能化、先進(jìn)化的發(fā)展特點(diǎn)。項(xiàng)目在中國(guó)制造2025計(jì)劃的時(shí)代大背景下，先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)一定會(huì)實(shí)現(xiàn)良好的未來(lái)發(fā)展。

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